Metabolic studies for the optimization of nutritional and culture conditions in the microbial production of hyaluronic acid / Estudos metabolicos para otimização de condições nutricionais e de cultivo para produção microbiana de acido hialuronico

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

Neste trabalho, estudou-se a otimização da produção de ácido hialurônico (HA) por cultivo de Streptococcus zooepidemicus em batelada, com base nas alterações metabólicas ao longo do cultivo. Ás condições ambientais estudadas foram a concentração inicial de glicose, controle do pH, íons minerais e fonte de nitrogênio orgânico. Nos cultivos em frascos, a concentração inicial de glicose não alterou nem o crescimento celular nem a produção de HA. Entretanto, no cultivo em biorreator sem o controle do pH, ambos foram fortemente dependentes da concentração inicial de glicose, com maior produção de HA (1,21 g.L-1) no cultivo realizado em meio com 25 g.L-1 glicose. Tal condição nutricional foi a única que apresentou maior conversão de glicose em HA (YHA/S) do que conversão de glicose em massa celular (YX/S). O controle do pH ao longo do cultivo com 25 g.L-1 glicose resultou em maior produtividade de células (0,21 g.L-1.h-1) e de HA (0,10 g.L-1.h-1). apesar dos menores rendimentos em relação à glicose. A combinação desses resultados relaciona o maior direcionamento da fonte de carbono para HA do que para células a uma resposta do microrganismo ao stress ácido ocorrido no cultivo sem controle do pH. Uma análise da distribuição dos fluxos metabólicos nas condições ambientais estudadas demonstrou que as alterações na via de produção de HA foram mais relacionadas à distribuição dos fluxos para os açúcares precursores da síntese do polímero que à disponibilidade de energia (ATP) ou potencial redutor (NADH/NAD+) das células. A total suplementação do meio de cultura com íons minerais (K+, Mg++, Na+, Fe++, Ca++, Mn++, Zn++ e Cu++) foi benéfica para o crescimento celular, porém não alterou a produção de HA de forma significativa. O estudo demonstrou ainda que a qualidade do polímero produzido pode ser modulada pela suplementação do meio com íons minerais. As propriedades reológicas do HA com baixo teor de proteína (0.44 g.g-1) e massa molar média de 4.0 x 106 Da demonstraram elevada densidade de emaranhamento das cadeias devido à alta dependência do módulo elástico com a concentração e desvios da viscosidade complexa com relação à regra de Cox-Merz. O estudo de meios alternativos contendo derivados agroindustriais demonstrou maiores concentrações de HA em meios contendo extrato de levedura como fonte de nitrogênio. Este conjunto de resultados contribui para a otimização da produção de HA, assim como para um melhor entendimento do metabolismo do Streptococcus zooepidemicus.

ASSUNTO(S)

biopolymer biopolimeros reologia fermentation rheology metabolismo microbiano fermentação microbial metabolism

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